血圧情報測定装置
【課題】末梢動脈脈波を測定して高精度で大動脈血圧波形を算出し、大動脈血圧波形から動脈の硬化度を表わす指標を算出する血圧情報測定装置を提供する。
【解決手段】測定装置１は、測定部位に装着するための空気袋１３Ｂと、その末梢側を圧迫するための空気袋１３Ａと、測定部位の末梢側が駆血状態であるときの空気袋１３Ｂの圧力変化に基づいて動脈硬化指標を算出するＣＰＵ４０とを備える。ＣＰＵ４０は、圧力変化に基づいて血圧値を算出し、その血圧値を用いて心臓から測定部位までの脈波伝播速度を算出する。また、駆血状態にある測定部位と末梢側との血管径の差を表わす値と、被験者の血管の硬さを表わす値とを用いて、測定部位における血液の反射係数を算出する。そして、それらを用いて伝達関数を算出し、測定部位から得られた圧脈波に作用させることで大動脈内の血圧波形を算出する。
【解決手段】測定装置１は、測定部位に装着するための空気袋１３Ｂと、その末梢側を圧迫するための空気袋１３Ａと、測定部位の末梢側が駆血状態であるときの空気袋１３Ｂの圧力変化に基づいて動脈硬化指標を算出するＣＰＵ４０とを備える。ＣＰＵ４０は、圧力変化に基づいて血圧値を算出し、その血圧値を用いて心臓から測定部位までの脈波伝播速度を算出する。また、駆血状態にある測定部位と末梢側との血管径の差を表わす値と、被験者の血管の硬さを表わす値とを用いて、測定部位における血液の反射係数を算出する。そして、それらを用いて伝達関数を算出し、測定部位から得られた圧脈波に作用させることで大動脈内の血圧波形を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は血圧情報測定装置に関し、特に、動脈の硬化度を表わす指標を出力する血圧情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大動脈内における血圧は、心臓など主要な臓器に直接かかる圧力である。そのため、その血圧の変化を表わす血圧波形（以下、大動脈血圧波形）を測定することで、脳卒中、心筋梗塞、心不全などといった脳心血管系疾患の予測に役立てられる。
【０００３】
大動脈血圧波形は、心臓から駆出された駆出波と、腸骨動脈分岐部を始めとする動脈中の各部位からの反射波とを含む合成波である。
【０００４】
たとえば特表２００９−５１７１４０号公報（以下、特許文献１）など、従来、動脈硬化度を判定する方法として、大動脈血圧波形から駆出波と反射波とを分離し、その振幅差や振幅比や出現時間差等の指標を用いる方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、従来、大動脈血圧波形は、カテーテルを利用する直接法を採用して侵襲的に測定せざるを得なかったため、患者への負担が大きいという問題があった。
【０００６】
そこで、この問題を解消する方法として、たとえば米国特許第５２６５０１１号明細書（以下、特許文献２）は、たとえば橈骨動脈における圧脈波をトノメトリセンサを用いて測定し、伝達関数法により大動脈血圧波形に換算する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００９−５１７１４０号公報
【特許文献２】米国特許第５２６５０１１号明細書
【特許文献３】特開平１０−９４５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、本願出願人は、特開平１０−９４５２６号公報（以下、特許文献３）において、伝達関数法で用いられる伝達関数を被測定者の血管特性に応じて決定することで、高精度で大動脈血圧波形を得る方法を開示している。これに対して、より精度を高めることが求められている。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、末梢動脈を測定して高精度で大動脈血圧波形を算出し、大動脈血圧波形から動脈の硬化度を表わす指標を算出する血圧情報測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、血圧情報測定装置は大動脈内の血圧波形を非侵襲で検出して動脈硬化指標を算出する血圧情報測定装置であって、被験者の測定部位に装着するための流体袋と、測定部位の末梢側を圧迫するための圧迫手段と、測定部位の末梢側が圧迫手段によって圧迫されて駆血状態であるときの、測定部位に装着された流体袋の圧力変化に基づいて、被験者の動脈硬化指標を算出する演算手段とを備える。演算手段は、圧力変化に基づいて被験者の血圧値を算出する処理と、血圧値を用いて、心臓から測定部位までの脈波伝播時間を算出する処理と、駆血状態にある測定部位と末梢側との血管径の差を表わす値と、圧力変化から得られた被験者の血管の硬さを表わす値とを用いて、測定部位における血液の反射係数を算出する処理と、脈波伝播時間と反射係数とを用いて伝達関数を算出する処理と、圧力変化から得られる圧脈波に伝達関数を作用させることで大動脈内の血圧波形を算出する処理と、大動脈内の血圧波形から被験者の動脈硬化指標を算出する処理とを実行する。
【００１１】
好ましくは、演算手段は、駆血状態にある測定部位と末梢側との血管径の差を表わす値として、駆血状態における圧迫手段での圧迫力と算出された被験者の最高血圧値との差分を用いる。
【００１２】
好ましくは、演算手段は、圧力変化から得られた被験者の血管の硬さを表わす値として、脈波振幅、駆出波の振幅と反射波の振幅との比率であるＡＩ（Augmentation Index）値、駆出波と反射波との出現時間差であるＴｒ（Time of Reflection）値、および駆出波のピークの出現時間と反射波のピークの出現時間との時間差を表わす値、とのうちのいずれかの値を用いる。
【００１３】
好ましくは、血圧情報測定装置は、被験者の属性情報として少なくとも年齢および身長を記憶するための記憶手段をさらに備える。脈波伝播時間を算出する処理は、被験者の身長を用いて脈波伝播距離の推定値を算出する処理と、算出された被験者の血圧値と被験者の年齢とから脈波伝播速度の推定値とを算出する処理とを含む。演算手段は脈波伝播時間を算出する処理において、脈波伝播距離の推定値を脈波伝播速度の推定値で除して脈波伝播時間を算出する。
【００１４】
好ましくは、演算手段は、圧力変化に基づく測定部位における血圧波形から被験者の動脈硬化指標を算出する処理をさらに実行する。血圧情報測定装置は算出された動脈硬化指標を出力するための出力手段をさらに備え、出力手段は、大動脈内の血圧波形から算出された動脈硬化指標と、測定部位における血圧波形から算出された動脈硬化指標とを出力する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、被測定者の負担を強いることなく、かつ、高精度で大動脈血圧波形が得られ、該大動脈血圧波形に基づく動脈硬化度の指標をより精度よく算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態にかかる血圧情報測定装置（以下、測定装置と略する）の概観の具体例を示す図である。
【図２】（Ａ）は測定装置を用いて血圧情報を測定する際の測定姿勢を示す模式断面図であり、（Ｂ）は腕帯の概略構成を示す図である。
【図３】測定装置の構成の具体例を示すブロック図である。
【図４】圧迫用空気袋側の圧力センサ、ポンプ、ならびに排気弁、および脈波測定用空気袋側の圧力センサならびに２ポート弁の、両空気袋との位置関係を説明する図である。
【図５】測定装置の機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図６】測定装置における動作を表わしたフローチャートである。
【図７】測定装置の動作に伴う空気袋の内圧変化を表わす図である。
【図８】伝達関数を算出するための動作を表わすフローチャートである。
【図９】測定装置での表示例を表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００１８】
＜装置構成＞
図１は、本実施の形態にかかる血圧情報測定装置（以下、測定装置と略する）１の概観の具体例を示す図である。
【００１９】
測定装置１は、被測定者の血圧に関する生体値を測定し、血圧情報を算出する。血圧情報には、血圧値、脈波波形、心拍数などと、それらより算出される、最高血圧値、最低血圧値、脈拍数、脈波振幅、ＡＩ（Augmentation Index：脈波増大係数）値、ＴＲ（Time of Reflection：出現時間差）値などとが含まれる。
【００２０】
図１を参照して、測定装置１は、基体２と、基体２にエアチューブ８で接続された、測定部位である上腕に装着するための腕帯９とを含む。
【００２１】
基体２の正面には、測定結果を含む各種の情報を表示するための表示部４および測定装置１に対して各種の指示を与えるために操作される操作部３が配される。操作部３は、電源をＯＮ／ＯＦＦするために操作されるスイッチ３１および測定の開始を指示するために操作されるスイッチ３２を含む。
【００２２】
図２（Ａ）は、測定装置１を用いて血圧情報を測定する際の測定姿勢を示す模式断面図である。図２（Ａ）を参照して、測定装置１を用いた脈波の測定に際しては、腕帯９を測定部位である上腕１００に巻き回す。その状態でスイッチ３２が押下されることで測定が開始される。
【００２３】
さらに図２（Ａ）を参照して、腕帯９は空気袋１３Ａおよび空気袋１３Ｂを内包する。空気袋１３Ａは血圧を測定するための用いられ、空気袋１３Ｂは脈波を測定するために用いられる。腕帯９を測定部位である上腕１００に巻き回したときに、空気袋１３Ａは測定部位全体を覆い、空気袋１３Ｂは中枢側であって、空気袋１３Ａと上腕１００との間に位置する。好ましくは、空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとの間には、たとえばウレタンシートなどの、これら空気袋間の振動の伝導を抑えるための防振部材が設けられる。
【００２４】
図２（Ｂ）は、腕帯９の概略構成を示す図である。
図２（Ｂ）を参照して、空気袋１３Ａおよび空気袋１３Ｂは腕帯９の長手方向にほぼ同じ長さであり、少なくとも上腕１００の周長以上の長さを有する。空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとの腕帯９の幅方向の長さの比率は５：１程度である。好ましくは、空気袋１３Ａのサイズは通常の血圧測定用の空気袋と同サイズであり、空気袋１３Ｂのサイズは２０ｍｍ×２２０ｍｍ程度である。
【００２５】
図３は、測定装置１の構成の具体例を示すブロック図である。
図３を参照して、測定装置１の基体２には、空気袋１３Ａにエアチューブ８で連結される圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、および排気弁２２と、空気袋１３Ｂにエアチューブ８で連結される圧力センサ２３Ｂとが含まれる。圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、および排気弁２２と圧力センサ２３Ｂとは、２ポート弁５１を間に挟んでエアチューブ８で連結される。
【００２６】
２ポート弁５１は駆動回路５３に接続される。圧力センサ２３Ａ，２３Ｂは増幅器２８Ａ，２８Ｂに接続され、さらに増幅器２８Ａ，２８ＢはＡ／Ｄ変換器２９Ａ，２９Ｂに接続される。ポンプ２１は駆動回路２６に接続され、排気弁２２は駆動回路２７に接続される。
【００２７】
駆動回路２６、駆動回路２７、Ａ／Ｄ変換器２９Ａ，２９Ｂ、および駆動回路５３は、測定装置１全体を制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）４０に接続される。ＣＰＵ４０には、さらに、表示部４と、操作部３と、メモリ５とが接続される。
【００２８】
メモリ５は、ＣＰＵ４０で実行される制御プログラムなどを記憶する。さらに、メモリ５は、ＣＰＵ４０がプログラムを実行する際の作業領域ともなる。
【００２９】
ＣＰＵ４０は、操作部３から入力される操作信号に基づいてメモリ５に記憶されている所定のプログラムを実行し、駆動回路２６、駆動回路２７および駆動回路５３に制御信号を出力する。駆動回路２６、駆動回路２７および駆動回路５３は、それぞれ制御信号に従ってポンプ２１、排気弁２２および２ポート弁５１を駆動させる。
【００３０】
ポンプ２１は、ＣＰＵ４０からの制御信号に従った駆動回路２６によって駆動が制御されて、空気袋１３Ａおよび／または空気袋１３Ｂ内に空気を注入する。排気弁２２は、ＣＰＵ４０からの制御信号に従った駆動回路２７によって開閉が制御されて、空気袋１３Ａおよび／または空気袋１３Ｂ内の空気を排出する。
【００３１】
２ポート弁５１は、圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、および排気弁２２を間に挟んで空気袋１３Ａに連結される側の弁と、圧力センサ２３Ｂを間に挟んで空気袋１３Ｂに連結される側の弁との２つの弁を有し、ＣＰＵ４０からの制御信号に従った駆動回路５３によってそれぞれの弁の開閉が制御される。両弁が開放されると空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとはエアチューブ８で連結され、１つの空間を構成する。いずれかの弁が閉塞されると空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとはそれぞれ独立した空間を構成する。
【００３２】
圧力センサ２３Ａ，２３Ｂは静電容量形の圧力センサであり、空気袋１３Ａ，１３Ｂの内圧変化により容量値が変化する。圧力センサ２３Ａ，２３Ｂの容量値に応じた発振周波数信号は増幅器２８Ａ，２８Ｂにおいて所定周波数まで増幅され、Ａ／Ｄ変換器２９Ａ，２９Ｂでデジタル変換された後にＣＰＵ４０に入力される。
【００３３】
ＣＰＵ４０は、圧力センサ２３Ａ，２３Ｂから得られた空気袋１３Ａ，１３Ｂの内圧変化に基づいて所定の処理を実行し、その結果に応じて駆動回路２６、駆動回路２７および駆動回路５３に上記制御信号を出力する。また、ＣＰＵ４０は、圧力センサ２３から得られた空気袋１３Ａ，１３Ｂの内圧変化に基づいて血圧値や脈拍などの血圧情報を算出し、測定結果を表示部４に表示させるための処理を行ない、表示させるためのデータと制御信号とを表示部４に出力する。また、ＣＰＵ４０は、血圧情報をメモリ５に記憶させるための処理を行なう。
【００３４】
図４は、圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、ならびに排気弁２２、および圧力センサ２３Ｂならびに２ポート弁５１の、空気袋１３Ａ，１３Ｂとの位置関係を説明する図である。
【００３５】
図４を参照して、空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとは間にウレタンシートなどの振動防止部材を挟んで接し、空気袋１３Ｂは、さらに、ウレタン系不織布などのカバーで覆われている。
【００３６】
空気袋１３Ａの、腕帯９が測定部位に巻き回されたときに末梢側にエアチューブ８が接続され、その近傍に、圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、および排気弁２２が配される。
【００３７】
空気袋１３Ｂの、腕帯９が測定部位に巻き回されたときに中枢側（心臓側）にエアチューブ８が接続され、その近傍に、圧力センサ２３Ｂおよび２ポート弁５１が配される。
【００３８】
＜発明の原理＞
大動脈血圧波形を得るために、たとえば上記特許文献２（米国特許第５２６５０１１号明細書）にも開示されているように、橈骨動脈における圧脈波をトノメトリセンサを用いて測定し、伝達関数法により大動脈血圧波形に換算する方法が提案されている。
【００３９】
大動脈血圧波形Ｐ１（ｔ）と撓骨動脈の血圧脈波Ｐ２（ｔ）との間の比率に相当する伝達関数Ｈは、大動脈部と撓骨動脈部との間の脈波伝播時間Ｔ、大動脈部と撓骨動脈部との間の時間遅れ因子△、および動脈内の反射係数Γを用いて以下の式（１）で表わされることを、本願出願人は特開平１０−９４５２６号公報（上の特許文献３）においてすでに開示している：
Ｈ＝Ｐ１（ｔ）／Ｐ２（ｔ）＝（１＋Γ△2）／（△＋Γ△） …式（１）。
【００４０】
なお、遅れ因子△は、角速度ωを用いて以下の式（２）で表わされる、
△＝ｅ-jωT …式（２）。
【００４１】
伝達関数Ｈを表わす上記式（１）に含まれる大動脈部と撓骨動脈部との間の時間遅れ因子△（＝ｅ-jωT）および動脈内の反射係数Γは、いずれも未知数である。
【００４２】
ここで、脈波伝播時間Ｔは心臓を出た脈波が測定部位に到達するまでの時間であるので、脈波伝播距離の推定値（Ｌ＿ｅ）と脈波伝播速度の推定値（Ｖ＿ｅ）とから以下の式（３）のように決定される、
Ｔ＝Ｌ＿ｅ／Ｖ＿ｅ …式（３）。
【００４３】
式（３）において、脈波伝播距離の推定値（Ｌ＿ｅ）は心臓から測定部位までの距離の推定値であり、予め実験的に求められる係数ａ，ｂを用いて被測定者の身長Ｈｉから以下の式（４）で決定される、
Ｌ＿ｅ＝Ｈｉ×ａ＋ｂ …式（４）。
【００４４】
また、脈波伝播速度の推定値（Ｖ＿ｅ）は心臓から上腕動脈までの脈波伝播速度であり、予め実験的に求められる係数ｃ，ｄ，ｅを用いて被測定者の血圧値Ｂおよび年齢Ａｇｅから以下の式（５）で決定される、
Ｖ＿ｅ＝Ｂ×ｃ＋Ａｇｅ×ｄ＋ｅ …式（５）。
【００４５】
よって、式（３）に式（４）および式（５）を代入することで、被測定者についての脈波伝播時間Ｔを算出することができる。
【００４６】
次に、動脈内の反射係数Γは、測定部位における進行波と反射波との割合を意味する。反射係数は、反射点における伝播特性の不整合度に依存する。具体的には、反射点の前後における血管径の差が大きいほど反射係数は大きく、血管が硬いほど反射係数は大きい。
【００４７】
測定部位の末梢側を空気袋１３Ａで圧迫することで駆血状態とし、中枢側の空気袋１３Ｂの内圧変化に基づいて脈波を検出する、という脈波の検出方法では、反射点の前後における血管径の差は空気袋１３Ａの圧迫力に応じて変化することになる。具体的には、空気袋１３Ａの内圧と最高血圧との差が大きいほど、末梢側の血管は潰されて血管径が小さくなる。その結果、血管径の差は大きくなり、反射係数は大きくなる。
【００４８】
血管の硬さは、空気袋１３Ａの加圧中に検出される脈波形状を解析して得られるパラメータより推定されることが知られている。そのパラメータの一例として、心臓から駆出された駆出波と、大動脈における主要な反射部位からの反射波とを分離して、駆出波と反射波との出現時間差であるＴｒ値が用いられる。また、他の例として、血圧波形における駆出波の振幅と反射波の振幅との比率であるＡＩ値や、駆出波のピークの出現時間と反射波のピークの出現時間との時間差（Ｔｐｐ）などを用いることもできる。以下の説明では、血管の硬さを表わすパラメータとしてＴｒ値を用いるものとする。Ｔｒ値が小さいほど血管が硬いことを表わし、その結果、反射率は大きくなる。
【００４９】
従って、動脈内の反射係数Γは、予め実験的に求められる係数ｆ，ｇ，ｈを用いて空気袋１３Ａの内圧Ｐａ、被測定者の最高血圧値ＳＢＰ、およびＴｒ値から、以下の式（６）で決定されると考察される、
Γ＝（Ｐａ−ＳＢＰ）×ｆ＋Ｔｒ×ｇ＋ｈ …式（６）。
【００５０】
以上より、被測定者の身長、血圧値および年齢、ならびに空気袋１３Ａの内圧Ｐａを用いて、被測定者の血管特性に応じた伝達関数Ｈを算出することができる。本実施の形態にかかる測定装置１は、この伝達関数Ｈを用いて測定部位における血圧脈波を大動脈血圧波形に換算する。
【００５１】
すなわち、測定装置１は、予め被測定者の属性情報として身長Ｈｉ、年齢Ａｇｅなどの情報を記憶しておく。そして、測定された血圧値Ｂを用いて、被測定者についての脈波伝播時間Ｔを算出する。
【００５２】
また、測定装置１では、腕帯９を測定部位に巻き回した状態で空気袋１３Ａで末梢側を駆血しながら空気袋１３Ｂの内圧変化に重畳した動脈の容積変化に伴う振動成分を抽出することで脈波を検出する。これにより、心臓からの駆出波と腸骨動脈分岐部および動脈中の硬化部位からの反射波とが分離され、上記パラメータとして用いるＴｒ値を算出する。そして、空気袋１３Ａの内圧Ｐａ、被測定者の最高血圧値ＳＢＰ、およびＴｒ値から動脈内の反射係数Γを算出する。
【００５３】
測定装置１は、算出された脈波伝播時間Ｔ、および反射係数Γを上記式（１）に代入することで当該被測定者についての伝達関数Ｈを算出する。そして、測定された末梢動脈の血圧脈波Ｐ２（ｔ）に対して当該伝達関数Ｈを用いることで、血圧脈波Ｐ２（ｔ）を大動脈血圧波形Ｐ１（ｔ）に換算する。そして、動脈硬化の指標として、測定部位で得られた血圧波形から指標（たとえばＡＩ値、Ｔｒ値）を算出すると共に、大動脈血圧波形からも指標を算出し、これらを出力する。
【００５４】
＜機能構成＞
図５は、上の動作を行なうための測定装置１の機能構成の具体例を示すブロック図である。図５の各機能は、ＣＰＵ４０が操作部３からの操作信号に従ってメモリ５に記憶されるプログラムを読み出して実行することで、主に、ＣＰＵ４０に形成されるものであるが、少なくとも一部が図３に示されたハードウェア構成で形成されるものであってもよい。
【００５５】
図５を参照して、ＣＰＵ４０は、圧力センサ２３Ａ，２３Ｂからのセンサ信号の入力を受付けるための入力部４０１と、センサ信号の示す圧力値に基づいて被測定者の血圧値を算出するための血圧値算出部４０２と、センサ信号の示す圧波形に基づいて反射係数Γの算出に用いるためのパラメータとしてのＴｒ値を算出するためのＴｒ算出部４０３と、センサ信号の示す圧力値に基づいて測定部位における圧波形を算出するための脈波算出部４０４と、メモリ５から被測定者の属性情報として身長、年齢を読み出すための読出部４０５と、算出された血圧値と読み出された属性情報と上記式（３）〜（５）に適用して脈波伝播時間Ｔを算出するための伝播時間算出部４０６と、センサ信号から得られる圧力値と算出された血圧値と算出されたＴｒ値とを上記式（６）に代入して反射係数Γを算出するための反射係数算出部４０７と、算出された脈波伝播時間Ｔと反射係数Γとを上記式（１）に代入して伝達関数Ｈを算出するための伝達関数算出部４０８と、算出された測定部位における圧波形に伝達関数を適用することで大動脈血圧波形を得る解析を行なうための解析部４０９と、測定部位における血圧波形と大動脈における血圧波形とのそれぞれから動脈硬化度の指標を算出するための指標算出部４１０と、算出された血圧値や動脈硬化度の指標を表示部４で出力する処理を実行するための出力部４１１とを含む。
【００５６】
＜動作フロー＞
図６は、測定装置１における動作を表わしたフローチャートである。図６のフローチャートに示される動作は、操作部３に含まれるスイッチ３２が押下されることによって開始される。この動作は、ＣＰＵ４０がメモリ５に記憶される制御プログラムを読み出して図５に示される各部を制御することによって実現される。
【００５７】
また、図７は、この動作に伴う空気袋１３Ａの内圧Ｐａの変化および空気袋１３Ｂの内圧Ｐｂの変化を表わす図である。
【００５８】
図６を参照して、測定動作が開始するとＣＰＵ４０はステップＳ１で各部を初期化した後、ステップＳ３で駆動回路２６に対して制御信号を出力してポンプ２１を作動させ、圧迫用の空気袋としての空気袋１３Ａを加圧させる。ステップＳ１の初期化では、ＣＰＵ４０は駆動回路５３に制御信号を出力し、２ポート弁５１の両弁を開放させる。これにより、図７に示されるように、ステップＳ３でポンプ２１によって圧縮空気が導入されるに連れて、空気袋１３Ａの内圧Ｐａおよび空気袋１３Ｂの内圧Ｐｂ共に増加する。
【００５９】
加圧の過程においてステップＳ５でＣＰＵ４０は空気袋１３Ａの内圧に重畳した動脈の容積変化に伴う振動成分を抽出し、所定の演算により血圧値を算出する。ここでの血圧値の算出方法は、通常の電子血圧計で採用されているオシロメトリック法での算出方法であってよい。同時に、ＣＰＵ４０は、末梢側の駆血状態を判定する。
【００６０】
末梢側の駆血状態を判定する方法の一例として、ＣＰＵ４０は、空気袋１３Ａの内圧に重畳した動脈の容積変化に伴う振動成分から脈波を検出し、指標値としてのＴｒ値を算出する。そして、そのＴｒ値が収束しているか否かを判断することで、末梢側の駆血状態を判定する。すなわち、算出された指標値と先に算出され一時的に記憶された指標値とを比較し、その差が予め記憶しているしきい値（たとえば二拍分の平均値の１０％等）未満である場合に収束していると判断する、などを行なう。なお、ＡＩ値などの他の指標が用いられてもよい。
【００６１】
末梢側の駆血が未完了である内は（ステップＳ９でＮＯ）、ＣＰＵ４０はステップＳ３の空気袋１３Ａの加圧、およびステップＳ５の血圧測定を繰り返す。これにより、図７に示されるように、末梢側の駆血が完了するまで空気袋１３Ａの内圧Ｐａおよび空気袋１３Ｂの内圧Ｐｂも共に増加する。
【００６２】
指標値が収束していると判断されることで末梢側の駆血が完了したと判断されると（ステップＳ９でＹＥＳ）、ステップＳ１１でＣＰＵ４０は駆動回路２６に制御信号を出力して加圧を停止させ、空気袋１３Ａの内圧を固定する。その後、ステップＳ１３でＣＰＵ４０は駆動回路５３に制御信号を出力して２ポート弁５１の両弁を閉塞させる。これにより、空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとは分離した空間となり、空気袋１３Ａが末梢側の駆血が完了したと判断された内圧を維持して測定部位を圧迫するため、脈波検出用として用いられる空気袋１３Ｂよりも末梢側の駆血状態が維持される。つまり、空気袋１３Ａは、圧迫用空気袋として機能する。
【００６３】
なお、脈波を検出する上では、この圧迫用の部材として空気袋を用いるものに限定されない。すなわち、測定装置１においては、測定部位の末梢側を圧迫可能な部材であれば、たとえばワイヤなどのその他の部材が空気袋に替えて用いられてもよい。
【００６４】
ステップＳ１２でＣＰＵ４０は、伝達関数Ｈを算出する。この詳しい動作については後述する。
【００６５】
ステップＳ１５でＣＰＵ４０は、脈波の重畳した空気袋１３Ｂの内圧の振動成分より出力波形を測定し、脈波を検出する。その後、ステップＳ１７でＣＰＵ４０は駆動回路５３に制御信号を出力して２ポート弁５１を開放させ、さらに駆動回路２７に制御信号を出力して排気弁２２を開放させ、空気袋１３Ａ，１３Ｂを急速排気させる。これにより、図７に示されるように、ステップＳ１７の後に空気袋１３Ａ，１３Ｂの内圧Ｐａ，Ｐｂが急速に大気圧に戻る。
【００６６】
ステップＳ１９でＣＰＵ４０は、ステップＳ１５で検出された測定部位（上腕）における脈波にステップＳ１２で算出された伝達関数を適用することで大動脈血圧波形を算出する。そして、ステップＳ２１でＣＰＵ４０は、ステップＳ１５で検出された血圧波形から動脈硬化の指標となるＡＩ値やＴｒ値などを算出すると共に、ステップＳ１９で得られた大動脈血圧波形から動脈硬化の指標となるＡＩ値やＴｒ値などを算出する。
【００６７】
そして、ステップＳ２３でＣＰＵ４０は、測定結果としてステップＳ５で測定された血圧値やステップＳ２１で算出された指標などを表示部４に表示させるための処理を実行し、一連の測定動作を終了する。
【００６８】
図８は、上記ステップＳ１２での伝達関数を算出するための動作を表わすフローチャートである。図８を参照して、まず、ステップＳ３１でＣＰＵ４０は、測定部位から得られた脈波からからＴｒ値を算出する。ここでは、ステップＳ９で末梢側の駆血が完了したと判定されたときに得られた脈波から改めてＴｒ値を算出してもよいし、その判定において用いられ、収束したと判定されたＴｒ値が用いられてもよい。
【００６９】
ステップＳ３３でＣＰＵ４０は脈波伝播時間Ｔを算出する。ここでは、ＣＰＵ４０は、メモリ５に被測定者の属性情報として記憶されている身長Ｈｉを上記式（４）に代入し、上記ステップＳ５で測定された血圧値Ｂおよびメモリ５に被測定者の属性情報として記憶されている年齢Ａｇｅを上記式（５）に代入し、その両結果を上記式（３）に代入することで脈波伝播時間Ｔを算出する。
【００７０】
ステップＳ３５でＣＰＵ４０は、上記ステップＳ１１で固定された空気袋１３Ａの内圧Ｐａを取得し、ステップＳ３７で反射係数Γを算出する。ここでは、ＣＰＵ４０は、上記ステップＳ３５で取得した空気袋１３Ａの内圧Ｐａ、上記ステップＳ５の測定で得られた最高血圧値ＳＢＰ、および上記ステップＳ３１で算出されたＴｒ値を上記式（６）に代入することで反射係数Γを算出する。
【００７１】
ステップＳ３９でＣＰＵ４０は、上記ステップＳ３３で算出された脈波伝播時間Ｔおよび上記ステップＳ３７で算出された反射係数Γを上記式（１）に代入することで、当該被測定者についての伝達関数Ｈを算出する。
【００７２】
＜実施の形態の効果＞
以上の動作が行なわれることで、測定装置１を用いてたとえば上腕などの測定部位に腕帯９を巻き付けて測定動作を行なわせることで、血圧値、脈拍に加えて当該測定部位での血圧波形から得られた動脈硬化度の指標が得られるのみならず、大動脈血圧波形から得られた動脈硬化度の指標が得られる。
【００７３】
図９は、測定装置１での表示例を表わす図である。図９を参照して、測定装置１では、測定動作の後、測定部位である上腕での測定結果としての最高血圧値、最低血圧値、脈拍数、および算出された動脈硬化度の指標としてのＡＩ値、Ｔｒ値に加えて、測定部位での血圧波形を大動脈血圧波形に換算して、その血圧波形から得られた最高血圧値、ＡＩ値、Ｔｒ値が表示される。
【００７４】
すなわち、測定装置１を用いることで、カテーテルを利用して大動脈血圧波形を測定するという被測定者の負担を強いることなく大動脈血圧波形が得られるという利点に加えて、被測定者の血圧値、属性情報（年齢、身長）などの血管特性に応じて決定された伝達関数を用いて測定部位における血圧波形を大動脈血圧波形に換算するために高精度で大動脈血圧波形が得られるという利点がある。そのため、大動脈血圧波形に基づく動脈硬化度の指標をより精度よく算出することができる。
【００７５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７６】
１ 測定装置、２ 基体、３ 操作部、４ 表示部、５ メモリ、８ エアチューブ、９ 腕帯、１３Ａ，１３Ｂ 空気袋、２１ ポンプ、２２ 排気弁、２３Ａ，２３Ｂ 圧力センサ、２６，２７，５３ 駆動回路、２８Ａ，２８Ｂ 増幅器、２９Ａ，２９Ｂ Ａ／Ｄ変換器、３１，３２ スイッチ、４０ ＣＰＵ、５１ ２ポート弁、１００ 上腕、４０１ 入力部、４０２ 血圧値算出部、４０３ Ｔｒ算出部、４０４ 脈波算出部、４０５ 読出部、４０６ 伝播時間算出部、４０７ 反射係数算出部、４０８ 伝達関数算出部、４０９ 解析部、４１０ 指標算出部、４１１ 出力部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は血圧情報測定装置に関し、特に、動脈の硬化度を表わす指標を出力する血圧情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大動脈内における血圧は、心臓など主要な臓器に直接かかる圧力である。そのため、その血圧の変化を表わす血圧波形（以下、大動脈血圧波形）を測定することで、脳卒中、心筋梗塞、心不全などといった脳心血管系疾患の予測に役立てられる。
【０００３】
大動脈血圧波形は、心臓から駆出された駆出波と、腸骨動脈分岐部を始めとする動脈中の各部位からの反射波とを含む合成波である。
【０００４】
たとえば特表２００９−５１７１４０号公報（以下、特許文献１）など、従来、動脈硬化度を判定する方法として、大動脈血圧波形から駆出波と反射波とを分離し、その振幅差や振幅比や出現時間差等の指標を用いる方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、従来、大動脈血圧波形は、カテーテルを利用する直接法を採用して侵襲的に測定せざるを得なかったため、患者への負担が大きいという問題があった。
【０００６】
そこで、この問題を解消する方法として、たとえば米国特許第５２６５０１１号明細書（以下、特許文献２）は、たとえば橈骨動脈における圧脈波をトノメトリセンサを用いて測定し、伝達関数法により大動脈血圧波形に換算する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００９−５１７１４０号公報
【特許文献２】米国特許第５２６５０１１号明細書
【特許文献３】特開平１０−９４５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、本願出願人は、特開平１０−９４５２６号公報（以下、特許文献３）において、伝達関数法で用いられる伝達関数を被測定者の血管特性に応じて決定することで、高精度で大動脈血圧波形を得る方法を開示している。これに対して、より精度を高めることが求められている。
【０００９】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、末梢動脈を測定して高精度で大動脈血圧波形を算出し、大動脈血圧波形から動脈の硬化度を表わす指標を算出する血圧情報測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、血圧情報測定装置は大動脈内の血圧波形を非侵襲で検出して動脈硬化指標を算出する血圧情報測定装置であって、被験者の測定部位に装着するための流体袋と、測定部位の末梢側を圧迫するための圧迫手段と、測定部位の末梢側が圧迫手段によって圧迫されて駆血状態であるときの、測定部位に装着された流体袋の圧力変化に基づいて、被験者の動脈硬化指標を算出する演算手段とを備える。演算手段は、圧力変化に基づいて被験者の血圧値を算出する処理と、血圧値を用いて、心臓から測定部位までの脈波伝播時間を算出する処理と、駆血状態にある測定部位と末梢側との血管径の差を表わす値と、圧力変化から得られた被験者の血管の硬さを表わす値とを用いて、測定部位における血液の反射係数を算出する処理と、脈波伝播時間と反射係数とを用いて伝達関数を算出する処理と、圧力変化から得られる圧脈波に伝達関数を作用させることで大動脈内の血圧波形を算出する処理と、大動脈内の血圧波形から被験者の動脈硬化指標を算出する処理とを実行する。
【００１１】
好ましくは、演算手段は、駆血状態にある測定部位と末梢側との血管径の差を表わす値として、駆血状態における圧迫手段での圧迫力と算出された被験者の最高血圧値との差分を用いる。
【００１２】
好ましくは、演算手段は、圧力変化から得られた被験者の血管の硬さを表わす値として、脈波振幅、駆出波の振幅と反射波の振幅との比率であるＡＩ（Augmentation Index）値、駆出波と反射波との出現時間差であるＴｒ（Time of Reflection）値、および駆出波のピークの出現時間と反射波のピークの出現時間との時間差を表わす値、とのうちのいずれかの値を用いる。
【００１３】
好ましくは、血圧情報測定装置は、被験者の属性情報として少なくとも年齢および身長を記憶するための記憶手段をさらに備える。脈波伝播時間を算出する処理は、被験者の身長を用いて脈波伝播距離の推定値を算出する処理と、算出された被験者の血圧値と被験者の年齢とから脈波伝播速度の推定値とを算出する処理とを含む。演算手段は脈波伝播時間を算出する処理において、脈波伝播距離の推定値を脈波伝播速度の推定値で除して脈波伝播時間を算出する。
【００１４】
好ましくは、演算手段は、圧力変化に基づく測定部位における血圧波形から被験者の動脈硬化指標を算出する処理をさらに実行する。血圧情報測定装置は算出された動脈硬化指標を出力するための出力手段をさらに備え、出力手段は、大動脈内の血圧波形から算出された動脈硬化指標と、測定部位における血圧波形から算出された動脈硬化指標とを出力する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、被測定者の負担を強いることなく、かつ、高精度で大動脈血圧波形が得られ、該大動脈血圧波形に基づく動脈硬化度の指標をより精度よく算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態にかかる血圧情報測定装置（以下、測定装置と略する）の概観の具体例を示す図である。
【図２】（Ａ）は測定装置を用いて血圧情報を測定する際の測定姿勢を示す模式断面図であり、（Ｂ）は腕帯の概略構成を示す図である。
【図３】測定装置の構成の具体例を示すブロック図である。
【図４】圧迫用空気袋側の圧力センサ、ポンプ、ならびに排気弁、および脈波測定用空気袋側の圧力センサならびに２ポート弁の、両空気袋との位置関係を説明する図である。
【図５】測定装置の機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図６】測定装置における動作を表わしたフローチャートである。
【図７】測定装置の動作に伴う空気袋の内圧変化を表わす図である。
【図８】伝達関数を算出するための動作を表わすフローチャートである。
【図９】測定装置での表示例を表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００１８】
＜装置構成＞
図１は、本実施の形態にかかる血圧情報測定装置（以下、測定装置と略する）１の概観の具体例を示す図である。
【００１９】
測定装置１は、被測定者の血圧に関する生体値を測定し、血圧情報を算出する。血圧情報には、血圧値、脈波波形、心拍数などと、それらより算出される、最高血圧値、最低血圧値、脈拍数、脈波振幅、ＡＩ（Augmentation Index：脈波増大係数）値、ＴＲ（Time of Reflection：出現時間差）値などとが含まれる。
【００２０】
図１を参照して、測定装置１は、基体２と、基体２にエアチューブ８で接続された、測定部位である上腕に装着するための腕帯９とを含む。
【００２１】
基体２の正面には、測定結果を含む各種の情報を表示するための表示部４および測定装置１に対して各種の指示を与えるために操作される操作部３が配される。操作部３は、電源をＯＮ／ＯＦＦするために操作されるスイッチ３１および測定の開始を指示するために操作されるスイッチ３２を含む。
【００２２】
図２（Ａ）は、測定装置１を用いて血圧情報を測定する際の測定姿勢を示す模式断面図である。図２（Ａ）を参照して、測定装置１を用いた脈波の測定に際しては、腕帯９を測定部位である上腕１００に巻き回す。その状態でスイッチ３２が押下されることで測定が開始される。
【００２３】
さらに図２（Ａ）を参照して、腕帯９は空気袋１３Ａおよび空気袋１３Ｂを内包する。空気袋１３Ａは血圧を測定するための用いられ、空気袋１３Ｂは脈波を測定するために用いられる。腕帯９を測定部位である上腕１００に巻き回したときに、空気袋１３Ａは測定部位全体を覆い、空気袋１３Ｂは中枢側であって、空気袋１３Ａと上腕１００との間に位置する。好ましくは、空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとの間には、たとえばウレタンシートなどの、これら空気袋間の振動の伝導を抑えるための防振部材が設けられる。
【００２４】
図２（Ｂ）は、腕帯９の概略構成を示す図である。
図２（Ｂ）を参照して、空気袋１３Ａおよび空気袋１３Ｂは腕帯９の長手方向にほぼ同じ長さであり、少なくとも上腕１００の周長以上の長さを有する。空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとの腕帯９の幅方向の長さの比率は５：１程度である。好ましくは、空気袋１３Ａのサイズは通常の血圧測定用の空気袋と同サイズであり、空気袋１３Ｂのサイズは２０ｍｍ×２２０ｍｍ程度である。
【００２５】
図３は、測定装置１の構成の具体例を示すブロック図である。
図３を参照して、測定装置１の基体２には、空気袋１３Ａにエアチューブ８で連結される圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、および排気弁２２と、空気袋１３Ｂにエアチューブ８で連結される圧力センサ２３Ｂとが含まれる。圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、および排気弁２２と圧力センサ２３Ｂとは、２ポート弁５１を間に挟んでエアチューブ８で連結される。
【００２６】
２ポート弁５１は駆動回路５３に接続される。圧力センサ２３Ａ，２３Ｂは増幅器２８Ａ，２８Ｂに接続され、さらに増幅器２８Ａ，２８ＢはＡ／Ｄ変換器２９Ａ，２９Ｂに接続される。ポンプ２１は駆動回路２６に接続され、排気弁２２は駆動回路２７に接続される。
【００２７】
駆動回路２６、駆動回路２７、Ａ／Ｄ変換器２９Ａ，２９Ｂ、および駆動回路５３は、測定装置１全体を制御するためのＣＰＵ（Central Processing Unit）４０に接続される。ＣＰＵ４０には、さらに、表示部４と、操作部３と、メモリ５とが接続される。
【００２８】
メモリ５は、ＣＰＵ４０で実行される制御プログラムなどを記憶する。さらに、メモリ５は、ＣＰＵ４０がプログラムを実行する際の作業領域ともなる。
【００２９】
ＣＰＵ４０は、操作部３から入力される操作信号に基づいてメモリ５に記憶されている所定のプログラムを実行し、駆動回路２６、駆動回路２７および駆動回路５３に制御信号を出力する。駆動回路２６、駆動回路２７および駆動回路５３は、それぞれ制御信号に従ってポンプ２１、排気弁２２および２ポート弁５１を駆動させる。
【００３０】
ポンプ２１は、ＣＰＵ４０からの制御信号に従った駆動回路２６によって駆動が制御されて、空気袋１３Ａおよび／または空気袋１３Ｂ内に空気を注入する。排気弁２２は、ＣＰＵ４０からの制御信号に従った駆動回路２７によって開閉が制御されて、空気袋１３Ａおよび／または空気袋１３Ｂ内の空気を排出する。
【００３１】
２ポート弁５１は、圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、および排気弁２２を間に挟んで空気袋１３Ａに連結される側の弁と、圧力センサ２３Ｂを間に挟んで空気袋１３Ｂに連結される側の弁との２つの弁を有し、ＣＰＵ４０からの制御信号に従った駆動回路５３によってそれぞれの弁の開閉が制御される。両弁が開放されると空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとはエアチューブ８で連結され、１つの空間を構成する。いずれかの弁が閉塞されると空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとはそれぞれ独立した空間を構成する。
【００３２】
圧力センサ２３Ａ，２３Ｂは静電容量形の圧力センサであり、空気袋１３Ａ，１３Ｂの内圧変化により容量値が変化する。圧力センサ２３Ａ，２３Ｂの容量値に応じた発振周波数信号は増幅器２８Ａ，２８Ｂにおいて所定周波数まで増幅され、Ａ／Ｄ変換器２９Ａ，２９Ｂでデジタル変換された後にＣＰＵ４０に入力される。
【００３３】
ＣＰＵ４０は、圧力センサ２３Ａ，２３Ｂから得られた空気袋１３Ａ，１３Ｂの内圧変化に基づいて所定の処理を実行し、その結果に応じて駆動回路２６、駆動回路２７および駆動回路５３に上記制御信号を出力する。また、ＣＰＵ４０は、圧力センサ２３から得られた空気袋１３Ａ，１３Ｂの内圧変化に基づいて血圧値や脈拍などの血圧情報を算出し、測定結果を表示部４に表示させるための処理を行ない、表示させるためのデータと制御信号とを表示部４に出力する。また、ＣＰＵ４０は、血圧情報をメモリ５に記憶させるための処理を行なう。
【００３４】
図４は、圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、ならびに排気弁２２、および圧力センサ２３Ｂならびに２ポート弁５１の、空気袋１３Ａ，１３Ｂとの位置関係を説明する図である。
【００３５】
図４を参照して、空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとは間にウレタンシートなどの振動防止部材を挟んで接し、空気袋１３Ｂは、さらに、ウレタン系不織布などのカバーで覆われている。
【００３６】
空気袋１３Ａの、腕帯９が測定部位に巻き回されたときに末梢側にエアチューブ８が接続され、その近傍に、圧力センサ２３Ａ、ポンプ２１、および排気弁２２が配される。
【００３７】
空気袋１３Ｂの、腕帯９が測定部位に巻き回されたときに中枢側（心臓側）にエアチューブ８が接続され、その近傍に、圧力センサ２３Ｂおよび２ポート弁５１が配される。
【００３８】
＜発明の原理＞
大動脈血圧波形を得るために、たとえば上記特許文献２（米国特許第５２６５０１１号明細書）にも開示されているように、橈骨動脈における圧脈波をトノメトリセンサを用いて測定し、伝達関数法により大動脈血圧波形に換算する方法が提案されている。
【００３９】
大動脈血圧波形Ｐ１（ｔ）と撓骨動脈の血圧脈波Ｐ２（ｔ）との間の比率に相当する伝達関数Ｈは、大動脈部と撓骨動脈部との間の脈波伝播時間Ｔ、大動脈部と撓骨動脈部との間の時間遅れ因子△、および動脈内の反射係数Γを用いて以下の式（１）で表わされることを、本願出願人は特開平１０−９４５２６号公報（上の特許文献３）においてすでに開示している：
Ｈ＝Ｐ１（ｔ）／Ｐ２（ｔ）＝（１＋Γ△2）／（△＋Γ△） …式（１）。
【００４０】
なお、遅れ因子△は、角速度ωを用いて以下の式（２）で表わされる、
△＝ｅ-jωT …式（２）。
【００４１】
伝達関数Ｈを表わす上記式（１）に含まれる大動脈部と撓骨動脈部との間の時間遅れ因子△（＝ｅ-jωT）および動脈内の反射係数Γは、いずれも未知数である。
【００４２】
ここで、脈波伝播時間Ｔは心臓を出た脈波が測定部位に到達するまでの時間であるので、脈波伝播距離の推定値（Ｌ＿ｅ）と脈波伝播速度の推定値（Ｖ＿ｅ）とから以下の式（３）のように決定される、
Ｔ＝Ｌ＿ｅ／Ｖ＿ｅ …式（３）。
【００４３】
式（３）において、脈波伝播距離の推定値（Ｌ＿ｅ）は心臓から測定部位までの距離の推定値であり、予め実験的に求められる係数ａ，ｂを用いて被測定者の身長Ｈｉから以下の式（４）で決定される、
Ｌ＿ｅ＝Ｈｉ×ａ＋ｂ …式（４）。
【００４４】
また、脈波伝播速度の推定値（Ｖ＿ｅ）は心臓から上腕動脈までの脈波伝播速度であり、予め実験的に求められる係数ｃ，ｄ，ｅを用いて被測定者の血圧値Ｂおよび年齢Ａｇｅから以下の式（５）で決定される、
Ｖ＿ｅ＝Ｂ×ｃ＋Ａｇｅ×ｄ＋ｅ …式（５）。
【００４５】
よって、式（３）に式（４）および式（５）を代入することで、被測定者についての脈波伝播時間Ｔを算出することができる。
【００４６】
次に、動脈内の反射係数Γは、測定部位における進行波と反射波との割合を意味する。反射係数は、反射点における伝播特性の不整合度に依存する。具体的には、反射点の前後における血管径の差が大きいほど反射係数は大きく、血管が硬いほど反射係数は大きい。
【００４７】
測定部位の末梢側を空気袋１３Ａで圧迫することで駆血状態とし、中枢側の空気袋１３Ｂの内圧変化に基づいて脈波を検出する、という脈波の検出方法では、反射点の前後における血管径の差は空気袋１３Ａの圧迫力に応じて変化することになる。具体的には、空気袋１３Ａの内圧と最高血圧との差が大きいほど、末梢側の血管は潰されて血管径が小さくなる。その結果、血管径の差は大きくなり、反射係数は大きくなる。
【００４８】
血管の硬さは、空気袋１３Ａの加圧中に検出される脈波形状を解析して得られるパラメータより推定されることが知られている。そのパラメータの一例として、心臓から駆出された駆出波と、大動脈における主要な反射部位からの反射波とを分離して、駆出波と反射波との出現時間差であるＴｒ値が用いられる。また、他の例として、血圧波形における駆出波の振幅と反射波の振幅との比率であるＡＩ値や、駆出波のピークの出現時間と反射波のピークの出現時間との時間差（Ｔｐｐ）などを用いることもできる。以下の説明では、血管の硬さを表わすパラメータとしてＴｒ値を用いるものとする。Ｔｒ値が小さいほど血管が硬いことを表わし、その結果、反射率は大きくなる。
【００４９】
従って、動脈内の反射係数Γは、予め実験的に求められる係数ｆ，ｇ，ｈを用いて空気袋１３Ａの内圧Ｐａ、被測定者の最高血圧値ＳＢＰ、およびＴｒ値から、以下の式（６）で決定されると考察される、
Γ＝（Ｐａ−ＳＢＰ）×ｆ＋Ｔｒ×ｇ＋ｈ …式（６）。
【００５０】
以上より、被測定者の身長、血圧値および年齢、ならびに空気袋１３Ａの内圧Ｐａを用いて、被測定者の血管特性に応じた伝達関数Ｈを算出することができる。本実施の形態にかかる測定装置１は、この伝達関数Ｈを用いて測定部位における血圧脈波を大動脈血圧波形に換算する。
【００５１】
すなわち、測定装置１は、予め被測定者の属性情報として身長Ｈｉ、年齢Ａｇｅなどの情報を記憶しておく。そして、測定された血圧値Ｂを用いて、被測定者についての脈波伝播時間Ｔを算出する。
【００５２】
また、測定装置１では、腕帯９を測定部位に巻き回した状態で空気袋１３Ａで末梢側を駆血しながら空気袋１３Ｂの内圧変化に重畳した動脈の容積変化に伴う振動成分を抽出することで脈波を検出する。これにより、心臓からの駆出波と腸骨動脈分岐部および動脈中の硬化部位からの反射波とが分離され、上記パラメータとして用いるＴｒ値を算出する。そして、空気袋１３Ａの内圧Ｐａ、被測定者の最高血圧値ＳＢＰ、およびＴｒ値から動脈内の反射係数Γを算出する。
【００５３】
測定装置１は、算出された脈波伝播時間Ｔ、および反射係数Γを上記式（１）に代入することで当該被測定者についての伝達関数Ｈを算出する。そして、測定された末梢動脈の血圧脈波Ｐ２（ｔ）に対して当該伝達関数Ｈを用いることで、血圧脈波Ｐ２（ｔ）を大動脈血圧波形Ｐ１（ｔ）に換算する。そして、動脈硬化の指標として、測定部位で得られた血圧波形から指標（たとえばＡＩ値、Ｔｒ値）を算出すると共に、大動脈血圧波形からも指標を算出し、これらを出力する。
【００５４】
＜機能構成＞
図５は、上の動作を行なうための測定装置１の機能構成の具体例を示すブロック図である。図５の各機能は、ＣＰＵ４０が操作部３からの操作信号に従ってメモリ５に記憶されるプログラムを読み出して実行することで、主に、ＣＰＵ４０に形成されるものであるが、少なくとも一部が図３に示されたハードウェア構成で形成されるものであってもよい。
【００５５】
図５を参照して、ＣＰＵ４０は、圧力センサ２３Ａ，２３Ｂからのセンサ信号の入力を受付けるための入力部４０１と、センサ信号の示す圧力値に基づいて被測定者の血圧値を算出するための血圧値算出部４０２と、センサ信号の示す圧波形に基づいて反射係数Γの算出に用いるためのパラメータとしてのＴｒ値を算出するためのＴｒ算出部４０３と、センサ信号の示す圧力値に基づいて測定部位における圧波形を算出するための脈波算出部４０４と、メモリ５から被測定者の属性情報として身長、年齢を読み出すための読出部４０５と、算出された血圧値と読み出された属性情報と上記式（３）〜（５）に適用して脈波伝播時間Ｔを算出するための伝播時間算出部４０６と、センサ信号から得られる圧力値と算出された血圧値と算出されたＴｒ値とを上記式（６）に代入して反射係数Γを算出するための反射係数算出部４０７と、算出された脈波伝播時間Ｔと反射係数Γとを上記式（１）に代入して伝達関数Ｈを算出するための伝達関数算出部４０８と、算出された測定部位における圧波形に伝達関数を適用することで大動脈血圧波形を得る解析を行なうための解析部４０９と、測定部位における血圧波形と大動脈における血圧波形とのそれぞれから動脈硬化度の指標を算出するための指標算出部４１０と、算出された血圧値や動脈硬化度の指標を表示部４で出力する処理を実行するための出力部４１１とを含む。
【００５６】
＜動作フロー＞
図６は、測定装置１における動作を表わしたフローチャートである。図６のフローチャートに示される動作は、操作部３に含まれるスイッチ３２が押下されることによって開始される。この動作は、ＣＰＵ４０がメモリ５に記憶される制御プログラムを読み出して図５に示される各部を制御することによって実現される。
【００５７】
また、図７は、この動作に伴う空気袋１３Ａの内圧Ｐａの変化および空気袋１３Ｂの内圧Ｐｂの変化を表わす図である。
【００５８】
図６を参照して、測定動作が開始するとＣＰＵ４０はステップＳ１で各部を初期化した後、ステップＳ３で駆動回路２６に対して制御信号を出力してポンプ２１を作動させ、圧迫用の空気袋としての空気袋１３Ａを加圧させる。ステップＳ１の初期化では、ＣＰＵ４０は駆動回路５３に制御信号を出力し、２ポート弁５１の両弁を開放させる。これにより、図７に示されるように、ステップＳ３でポンプ２１によって圧縮空気が導入されるに連れて、空気袋１３Ａの内圧Ｐａおよび空気袋１３Ｂの内圧Ｐｂ共に増加する。
【００５９】
加圧の過程においてステップＳ５でＣＰＵ４０は空気袋１３Ａの内圧に重畳した動脈の容積変化に伴う振動成分を抽出し、所定の演算により血圧値を算出する。ここでの血圧値の算出方法は、通常の電子血圧計で採用されているオシロメトリック法での算出方法であってよい。同時に、ＣＰＵ４０は、末梢側の駆血状態を判定する。
【００６０】
末梢側の駆血状態を判定する方法の一例として、ＣＰＵ４０は、空気袋１３Ａの内圧に重畳した動脈の容積変化に伴う振動成分から脈波を検出し、指標値としてのＴｒ値を算出する。そして、そのＴｒ値が収束しているか否かを判断することで、末梢側の駆血状態を判定する。すなわち、算出された指標値と先に算出され一時的に記憶された指標値とを比較し、その差が予め記憶しているしきい値（たとえば二拍分の平均値の１０％等）未満である場合に収束していると判断する、などを行なう。なお、ＡＩ値などの他の指標が用いられてもよい。
【００６１】
末梢側の駆血が未完了である内は（ステップＳ９でＮＯ）、ＣＰＵ４０はステップＳ３の空気袋１３Ａの加圧、およびステップＳ５の血圧測定を繰り返す。これにより、図７に示されるように、末梢側の駆血が完了するまで空気袋１３Ａの内圧Ｐａおよび空気袋１３Ｂの内圧Ｐｂも共に増加する。
【００６２】
指標値が収束していると判断されることで末梢側の駆血が完了したと判断されると（ステップＳ９でＹＥＳ）、ステップＳ１１でＣＰＵ４０は駆動回路２６に制御信号を出力して加圧を停止させ、空気袋１３Ａの内圧を固定する。その後、ステップＳ１３でＣＰＵ４０は駆動回路５３に制御信号を出力して２ポート弁５１の両弁を閉塞させる。これにより、空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとは分離した空間となり、空気袋１３Ａが末梢側の駆血が完了したと判断された内圧を維持して測定部位を圧迫するため、脈波検出用として用いられる空気袋１３Ｂよりも末梢側の駆血状態が維持される。つまり、空気袋１３Ａは、圧迫用空気袋として機能する。
【００６３】
なお、脈波を検出する上では、この圧迫用の部材として空気袋を用いるものに限定されない。すなわち、測定装置１においては、測定部位の末梢側を圧迫可能な部材であれば、たとえばワイヤなどのその他の部材が空気袋に替えて用いられてもよい。
【００６４】
ステップＳ１２でＣＰＵ４０は、伝達関数Ｈを算出する。この詳しい動作については後述する。
【００６５】
ステップＳ１５でＣＰＵ４０は、脈波の重畳した空気袋１３Ｂの内圧の振動成分より出力波形を測定し、脈波を検出する。その後、ステップＳ１７でＣＰＵ４０は駆動回路５３に制御信号を出力して２ポート弁５１を開放させ、さらに駆動回路２７に制御信号を出力して排気弁２２を開放させ、空気袋１３Ａ，１３Ｂを急速排気させる。これにより、図７に示されるように、ステップＳ１７の後に空気袋１３Ａ，１３Ｂの内圧Ｐａ，Ｐｂが急速に大気圧に戻る。
【００６６】
ステップＳ１９でＣＰＵ４０は、ステップＳ１５で検出された測定部位（上腕）における脈波にステップＳ１２で算出された伝達関数を適用することで大動脈血圧波形を算出する。そして、ステップＳ２１でＣＰＵ４０は、ステップＳ１５で検出された血圧波形から動脈硬化の指標となるＡＩ値やＴｒ値などを算出すると共に、ステップＳ１９で得られた大動脈血圧波形から動脈硬化の指標となるＡＩ値やＴｒ値などを算出する。
【００６７】
そして、ステップＳ２３でＣＰＵ４０は、測定結果としてステップＳ５で測定された血圧値やステップＳ２１で算出された指標などを表示部４に表示させるための処理を実行し、一連の測定動作を終了する。
【００６８】
図８は、上記ステップＳ１２での伝達関数を算出するための動作を表わすフローチャートである。図８を参照して、まず、ステップＳ３１でＣＰＵ４０は、測定部位から得られた脈波からからＴｒ値を算出する。ここでは、ステップＳ９で末梢側の駆血が完了したと判定されたときに得られた脈波から改めてＴｒ値を算出してもよいし、その判定において用いられ、収束したと判定されたＴｒ値が用いられてもよい。
【００６９】
ステップＳ３３でＣＰＵ４０は脈波伝播時間Ｔを算出する。ここでは、ＣＰＵ４０は、メモリ５に被測定者の属性情報として記憶されている身長Ｈｉを上記式（４）に代入し、上記ステップＳ５で測定された血圧値Ｂおよびメモリ５に被測定者の属性情報として記憶されている年齢Ａｇｅを上記式（５）に代入し、その両結果を上記式（３）に代入することで脈波伝播時間Ｔを算出する。
【００７０】
ステップＳ３５でＣＰＵ４０は、上記ステップＳ１１で固定された空気袋１３Ａの内圧Ｐａを取得し、ステップＳ３７で反射係数Γを算出する。ここでは、ＣＰＵ４０は、上記ステップＳ３５で取得した空気袋１３Ａの内圧Ｐａ、上記ステップＳ５の測定で得られた最高血圧値ＳＢＰ、および上記ステップＳ３１で算出されたＴｒ値を上記式（６）に代入することで反射係数Γを算出する。
【００７１】
ステップＳ３９でＣＰＵ４０は、上記ステップＳ３３で算出された脈波伝播時間Ｔおよび上記ステップＳ３７で算出された反射係数Γを上記式（１）に代入することで、当該被測定者についての伝達関数Ｈを算出する。
【００７２】
＜実施の形態の効果＞
以上の動作が行なわれることで、測定装置１を用いてたとえば上腕などの測定部位に腕帯９を巻き付けて測定動作を行なわせることで、血圧値、脈拍に加えて当該測定部位での血圧波形から得られた動脈硬化度の指標が得られるのみならず、大動脈血圧波形から得られた動脈硬化度の指標が得られる。
【００７３】
図９は、測定装置１での表示例を表わす図である。図９を参照して、測定装置１では、測定動作の後、測定部位である上腕での測定結果としての最高血圧値、最低血圧値、脈拍数、および算出された動脈硬化度の指標としてのＡＩ値、Ｔｒ値に加えて、測定部位での血圧波形を大動脈血圧波形に換算して、その血圧波形から得られた最高血圧値、ＡＩ値、Ｔｒ値が表示される。
【００７４】
すなわち、測定装置１を用いることで、カテーテルを利用して大動脈血圧波形を測定するという被測定者の負担を強いることなく大動脈血圧波形が得られるという利点に加えて、被測定者の血圧値、属性情報（年齢、身長）などの血管特性に応じて決定された伝達関数を用いて測定部位における血圧波形を大動脈血圧波形に換算するために高精度で大動脈血圧波形が得られるという利点がある。そのため、大動脈血圧波形に基づく動脈硬化度の指標をより精度よく算出することができる。
【００７５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７６】
１ 測定装置、２ 基体、３ 操作部、４ 表示部、５ メモリ、８ エアチューブ、９ 腕帯、１３Ａ，１３Ｂ 空気袋、２１ ポンプ、２２ 排気弁、２３Ａ，２３Ｂ 圧力センサ、２６，２７，５３ 駆動回路、２８Ａ，２８Ｂ 増幅器、２９Ａ，２９Ｂ Ａ／Ｄ変換器、３１，３２ スイッチ、４０ ＣＰＵ、５１ ２ポート弁、１００ 上腕、４０１ 入力部、４０２ 血圧値算出部、４０３ Ｔｒ算出部、４０４ 脈波算出部、４０５ 読出部、４０６ 伝播時間算出部、４０７ 反射係数算出部、４０８ 伝達関数算出部、４０９ 解析部、４１０ 指標算出部、４１１ 出力部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大動脈内の血圧波形を非侵襲で検出して動脈硬化指標を算出する血圧情報測定装置であって、
被験者の測定部位に装着するための流体袋と、
前記測定部位の末梢側を圧迫するための圧迫手段と、
前記測定部位の末梢側が前記圧迫手段によって圧迫されて駆血状態であるときの、前記測定部位に装着された前記流体袋の圧力変化に基づいて、前記被験者の動脈硬化指標を算出する演算手段とを備え、
前記演算手段は、
前記圧力変化に基づいて前記被験者の血圧値を算出する処理と、
前記血圧値を用いて、心臓から前記測定部位までの脈波伝播時間を算出する処理と、
前記駆血状態にある前記測定部位と前記末梢側との血管径の差を表わす値と、前記圧力変化から得られた前記被験者の血管の硬さを表わす値とを用いて、前記測定部位における血液の反射係数を算出する処理と、
前記脈波伝播時間と前記反射係数とを用いて伝達関数を算出する処理と、
前記圧力変化から得られる圧脈波に前記伝達関数を作用させることで前記大動脈内の血圧波形を算出する処理と、
前記大動脈内の血圧波形から前記被験者の動脈硬化指標を算出する処理とを実行する、血圧情報測定装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記駆血状態にある前記測定部位と前記末梢側との血管径の差を表わす値として、前記駆血状態における前記圧迫手段での圧迫力と前記算出された前記被験者の最高血圧値との差分を用いる、請求項１に記載の血圧情報測定装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記圧力変化から得られた前記被験者の血管の硬さを表わす値として、脈波振幅、駆出波の振幅と反射波の振幅との比率であるＡＩ（Augmentation Index）値、駆出波と反射波との出現時間差であるＴｒ（Time of Reflection）値、および駆出波のピークの出現時間と反射波のピークの出現時間との時間差を表わす値、とのうちのいずれかの値を用いる、請求項１または２に記載の血圧情報測定装置。
【請求項４】
前記被験者の属性情報として、少なくとも年齢および身長を記憶するための記憶手段をさらに備え、
前記脈波伝播時間を算出する処理は、
前記被験者の身長を用いて脈波伝播距離の推定値を算出する処理と、
前記算出された前記被験者の血圧値と前記被験者の年齢とから脈波伝播速度の推定値とを算出する処理とを含み、
前記演算手段は前記脈波伝播時間を算出する処理において、前記脈波伝播距離の推定値を前記脈波伝播速度の推定値で除して前記脈波伝播時間を算出する、請求項１〜３のいずれかに記載の血圧情報測定装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記圧力変化に基づく前記測定部位における血圧波形から前記被験者の動脈硬化指標を算出する処理をさらに実行し、
前記算出された動脈硬化指標を出力するための出力手段をさらに備え、
前記出力手段は、前記大動脈内の血圧波形から算出された前記動脈硬化指標と、前記測定部位における血圧波形から算出された前記動脈硬化指標とを出力する、請求項１〜４のいずれかに記載の血圧情報測定装置。
【請求項１】
大動脈内の血圧波形を非侵襲で検出して動脈硬化指標を算出する血圧情報測定装置であって、
被験者の測定部位に装着するための流体袋と、
前記測定部位の末梢側を圧迫するための圧迫手段と、
前記測定部位の末梢側が前記圧迫手段によって圧迫されて駆血状態であるときの、前記測定部位に装着された前記流体袋の圧力変化に基づいて、前記被験者の動脈硬化指標を算出する演算手段とを備え、
前記演算手段は、
前記圧力変化に基づいて前記被験者の血圧値を算出する処理と、
前記血圧値を用いて、心臓から前記測定部位までの脈波伝播時間を算出する処理と、
前記駆血状態にある前記測定部位と前記末梢側との血管径の差を表わす値と、前記圧力変化から得られた前記被験者の血管の硬さを表わす値とを用いて、前記測定部位における血液の反射係数を算出する処理と、
前記脈波伝播時間と前記反射係数とを用いて伝達関数を算出する処理と、
前記圧力変化から得られる圧脈波に前記伝達関数を作用させることで前記大動脈内の血圧波形を算出する処理と、
前記大動脈内の血圧波形から前記被験者の動脈硬化指標を算出する処理とを実行する、血圧情報測定装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記駆血状態にある前記測定部位と前記末梢側との血管径の差を表わす値として、前記駆血状態における前記圧迫手段での圧迫力と前記算出された前記被験者の最高血圧値との差分を用いる、請求項１に記載の血圧情報測定装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記圧力変化から得られた前記被験者の血管の硬さを表わす値として、脈波振幅、駆出波の振幅と反射波の振幅との比率であるＡＩ（Augmentation Index）値、駆出波と反射波との出現時間差であるＴｒ（Time of Reflection）値、および駆出波のピークの出現時間と反射波のピークの出現時間との時間差を表わす値、とのうちのいずれかの値を用いる、請求項１または２に記載の血圧情報測定装置。
【請求項４】
前記被験者の属性情報として、少なくとも年齢および身長を記憶するための記憶手段をさらに備え、
前記脈波伝播時間を算出する処理は、
前記被験者の身長を用いて脈波伝播距離の推定値を算出する処理と、
前記算出された前記被験者の血圧値と前記被験者の年齢とから脈波伝播速度の推定値とを算出する処理とを含み、
前記演算手段は前記脈波伝播時間を算出する処理において、前記脈波伝播距離の推定値を前記脈波伝播速度の推定値で除して前記脈波伝播時間を算出する、請求項１〜３のいずれかに記載の血圧情報測定装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記圧力変化に基づく前記測定部位における血圧波形から前記被験者の動脈硬化指標を算出する処理をさらに実行し、
前記算出された動脈硬化指標を出力するための出力手段をさらに備え、
前記出力手段は、前記大動脈内の血圧波形から算出された前記動脈硬化指標と、前記測定部位における血圧波形から算出された前記動脈硬化指標とを出力する、請求項１〜４のいずれかに記載の血圧情報測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１８７３００（Ｐ２０１２−１８７３００Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４１７６（Ｐ２０１１−５４１７６）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（５０３２４６０１５）オムロンヘルスケア株式会社 (584)
【Ｆターム（参考）】
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